Нормативный срок освоения программы 4 года фгос впо утвержден приказом Минобрнауки России от 21. 12. 2009 №745, зарегистрирован в Министерстве юстиции РФ 03. 02. 2010 №16217 Санкт-Петербург
| Вид материала | Реферат |
- Нормативный срок освоения программы 4 года фгос впо утвержден приказом Минобрнауки, 1211.31kb.
- Нормативный срок освоения программы 4 года фгос впо утвержден приказом Минобрнауки, 687.29kb.
- Нормативный срок освоения программы 4 года фгос впо утвержден приказом Минобрнауки, 641.62kb.
- Нормативный срок освоения программы 4 года фгос впо утвержден приказом Минобрнауки, 1428.86kb.
- Основная образовательная программа высшего профессионального образования Направление, 4069.47kb.
- Московский центр качества образования материалы для рассмотрения и обсуждения, 958.04kb.
- N 1162 зарегистрирован Минюстом России 2 декабря 2010, 48.63kb.
- Нормативный срок, 21.25kb.
- Нормативный срок освоения основной образовательной программы подготовки бакалавра, 332.69kb.
- Рабочая учебная программа дисциплины «Немецкийязык» для специальности 060103 Педиатрия, 555.65kb.
2. Место дисциплины в системе дисциплин учебного плана
В курсе "Радиофизика" даются наиболее общие представления об упомянутых явлениях и их использовании в элементах и устройствах современной радиотехники. Курс является основой для изучения студентами последующих специальных дисциплин и играет важную роль в формировании научного мировоззрения будущих бакалавров. Изложение материала базируется на физических сведениях и представлениях об электричестве и магнетизме, сведениях о физике твердого тела, полученных студентами из курсов "Экспериментальная физика" . Используемый математический аппарат изучается в курсе "Высшая математика". При изложении материала широко используются сведения из параллельно изучаемых студентами таких дисциплин как "Электронные приборы", "Математическая физика", "Электродинамика".
Курс " Специальные вопросы радиофизики " изучается студентами в третьем семестре. Рассматриваются свойства и методы расчета линейных цепей, когда физические свойства электронных элементов и устройств допускают использование понятий токов и напряжений. Основное внимание здесь уделяется вопросам расчета пассивных электрических цепей.
В последующих разделах курса студенты должны получить отчетливую картину колебательных и волновых процессов, лежащих в основе современных устройств генерирования, излучения, усиления , преобразования, хранения и передачи электрических сигналов. Наряду с сигналами детерминированного характера студентам дается представление о шумовых процессах, рассматриваются физические механизмы возникновения шумов. Кроме того, студенты знакомятся с радиофизическими методами исследования свойств веществ, небесных тел, состояния поверхности Земли и ее атмосферы, имеющими важное научное и практическое значение.
3. Объем дисциплины по видам учебной работы и формы контроля
-
Виды занятий и формы контроля
Объем в 5-ом семестре
Объем в 6-ом семестре
Лекции, ч/нед
Практические занятия, ч/нед
Лабораторные занятия, ч/нед
Самостоятельные занятия, ч/нед
Экзамены, шт/сем
Зачеты, шт/сем
Курсовые работы, шт/сем
4
2
2
1
1
1
4
2
3
1
1
1
Общая трудоемкость дисциплины составляет 10 зач.ед.
Форма обучения _____дневная_____
4. Содержание дисциплины
4.1. Разделы дисциплины по ГОС ВПО, разделы дисциплины по РПД и объемы по видам занятий
| № | Разделы дисциплины по ГОС ВПО* (дидактические единицы ГОС) | Разделы дисциплины по РПД** | Объем занятий***, час | Примечания | ||||
| Л | ПЗ | ЛЗ | Сам | | | |||
| 1 | Электромагнитные поля и волны | | 50 | 20 | | 30 | | |
| 2 | Элементы статистической радиофизики | | 50 | 20 | | 30 | | |
| 3 | Радиофизические методы изучения свойств вещества и новые принципы создания приборов функциональной электроники; | | 50 | 20 | | 27 | | |
| Итого | Общая трудоемкость по ГОС ВПО: 297час. | | 150 час. | 60 час. | _ час. | 87 час. | ___ час. | |
Введение
Краткие сведения о курсе. Содержание предмета радиофизики, ее связь со смежными дисциплинами. Общая характеристика задач, связанных с передачей, приемом, преобразованием и обработкой информации. Диапазоны частот, используемых в радиофизике. Современная элементная база радиофизики и электроники, основные тенденции ее развития.
1. Электромагнитные поля и волны.
Плоская электромагнитная волна, ее скорость, поляризация, переносимая мощность. Волны в прямоугольном волноводе, электромагнитные поля простейших типов волн. Длина волны в волноводе. Критическая частота. Фазовая и групповая скорости.
Типы волн в круглом, коаксиальном полосковом и диэлектрическом волноводах; пленочные и волоконные световоды.
Сочленения волноводов, цепи СВЧ и способы их описания. Направленный ответвитель, фазовращатель, аттенюатор. Измерительная линия, детектор, смеситель. Ферритовые вентили и циркуляторы.
Объёмные резонаторы, примеры конструкций. Свободные и вынужденные колебания в резонаторе. Собственная и нагруженная добротность резонатора.
Поле излучения элементарного тока (диполя Герца). Полуволновой вибратор. Направленность и поляризация излучения. Коэффициент усиления и входное сопротивление антенны.
Рупорные и зеркальные антенны. Решетка излучателей, принцип электрического управления лучом.
Работа антенны в режиме приема. Принцип взаимности. Передача мощности между антеннами.
2.Элементы статистической радиофизики.
Проблема чувствительности радиоустройств. Внутренние и внешние помехи радиоприему. Основные физические источники шумов в электрических цепях. Спектральное представление шумового колебания.
Тепловой шум. формула Найквиста. Тепловое излучение, шум в антеннах. Дробовые шумы электронных приборов. Понятие о фликкер-шуме и шумах токораспределения. Эквивалентные шумовые схемы усилительных четырехполюсников. Коэффициент шума, шумовая температура.
Шумовые характеристики каскадного соединения четырехполюсников. Некоторые общие принципы повышения помехоустойчивости и чувствительности радиоустройств. Оптимальная линейная фильтрация сигналов.
3.Радиофизические методы изучения свойств вещества и
новые принципы создания приборов функциональной электроники.
Магнитные резонансы: ядерный, ферромагнитный, спиноволновой, электронный парамагнитный. Спектроскопические методы исследования свойств вещества. Применение ферритов и ферромагнитных пленок в радиоэлектронике. Спиновое и электронное эхо как средство функциональной обработки электрических сигналов.
Основные принципы акустоэлектроники. Пьезоэлектрические кристаллы. Возбуждение и распространение акустических волн. Акустоэлектронные линии задержки, фильтры, усилители и конвольверы.
Приборы с переносом заряда: приборы с зарядовой связью и "пожарные цепочки" МОП-структур. Применение в качестве линий задержки, фильтров, запоминающих устройств. Фоточувствительные двумерные матрицы ПЗС-структур.
Важнейшие направления оптоэлектроники. Источники и приемники оптического излучения. Оптроны и их применение в радиоэлектронике. Принципы модуляции и фильтрации оптических сигналов и их использование в системах обработки информации. Волоконно-оптические линии связи. Интегральная оптика.
Принципы криогенной электроники. Сверхпроводимость как средство реализации запоминающих приборов (криотронов). Эффект Джозефсона и его применение для точного измерения магнитных полей и в цифровой электронной технике.
Цели и задачи других видов занятий по предмету "Радиофизика"
Материал, изучаемый студентами на лекциях, закрепляется другими формами занятий: самостоятельнми (С1), упражнениями, курсовыми работами и лабораторным практикумом.
На самостоятельных занятиях по форме С1 в третьем семестре студенты изучают трансформатор и его свойства, знакомятся с трехфазными цепями и способами генерирования гармонических колебаний, применяемыми в электротехнике. На эти же занятия вынесены вопросы практического спектрального анализа колебаний.
В пятом семестре на занятиях С1 предусматривается углубленная проработка отдельных вопросов, относящихся к волновым и шумовым процессам, а также к последнему разделу курса, которые достаточно хорошо освещены в учебно-методической литературе.
Упражнения по курсу предусмотрены на трех семестрах. На третьем семестре цель упражнений - привить практические навыки расчета линейных электрических цепей с сосредоточенными параметрами, освоить метод комплексных амплитуд, ознакомить с резонансными явлениями в колебательных контурах. При проведении упражнений особое внимание обращается на развитие навыков проведения численных инженерных расчетов.
На четвертом семестре студенты усваивают основные методы расчета длинных линий, согласующих устройств и обучаются работе с круговой диаграммой полных сопротивлений. В программу практических занятий 4-ого семестра входит также проведение расчетов простейших усилительных устройств, анализ влияния обратной связи на их характеристики, включая устойчивость. В течение пятого семестра студенты получают навыки по расчету полей и волн в волноводах и резонаторах, а также шумов в различных устройствах радиоэлектроники.
Для закрепления навыков расчета на третьем и четвертом семестрах предусмотрены курсовые работы.
Курсовая работа на третьем семестре содержит индивидуальные задания, основная цель которых - развитие навыков проведения самостоятельных расчетов и закрепления знаний по методам анализа электрических цепей, методу комплексных амплитуд, и резонансных свойств систем с сосредоточенными параметрами.
Ку@Ёсовой работой в четвертом семестре предусмотрено индивидуальное задание по расчету длинных линий: работа содержит расчеты первичных и вторичных параметров длинных линий и расчет согласующи устройств. На четвертом семестре курсовая работа содержит также индивидуальные задания по расчету простейших усилительных устройств.
Лабораторный практикум проводится в четвертом (или пятом семестре) и предусматривает выполнение студентами 15 лабораторных работ.
Цель практикума - -экспериментальное изучение основных явлений и процессов в типичных элементах и устройствах радиоэлектроники, сопоставление полученных опытных данных с результатами расчетов, ознакомление с современной элементной базой, овладение навыками работы с современными контрольно-измерительными приборами.
Лабораторные работы подкрепляют материал основных разделов лекционного курса и предусматривают практическое изучение процессов:
а) в линейных пассивных электрических цепях с сосредоточенными и распределенными параметрами;
б) в усилительных устройствах; в) в устройствах генерирования и преобразования частоты; г) в устройствах передачи и излучения электромагнитных волн;
д) флуктуационных явлений.
Примерный перечень лабораторных работ.
1.Исследование процессов в простейших пассивных цепях.
2.Исследование вынужденных колебаний в последовательном и
параллельном контурах.
3.Исследование свободных колебаний в одиночном контуре и
в системе связанных контуров.
4.Исследование спектрально-временных характеристик элект
рических колебаний.
5.Исследование процессов в длинных линиях.
6.Исследование элементов СВЧ устройств.
7.Исследование интерференции электромагнитных волн в радио- и оптическом диапазонах.
8.Исследование усилительных свойств транзисторов.
9.Исследование резонансного и полосового усилителя.
10.Свойства операционного усилителя.
11.Активные фильтры.
12.Избирательный RC-усилитель и и RC-генератор на основе ОУ.
13.Исследование шумовых процессов в пассивных и активных цепях.
14.Преобразование колебаний в нелинейных цепях (модуля
ция, детектирование, преобразование частоты).
15.Частотное детектирование и частотная модуляция.
16.Исследование LC-генератора.
17. Транзисторный ключ и импульсные устройства на его
основе.
18.Исследование тиристорных импульсных устройств.
19.Вторичные источники питания.
ТАБЛИЦА 1
------------------------------------------------------------
Раздел время,час
программы ------------------------------
лекции С1 Лаб. Пр.з. С2
------------------------------------------------------------
Введение 1 - - - -
1.Основные понятия и законы
электрической цепи 8 - - - -
2.Гармонические колебания
в линейных электрических 12 3 4 6 5
цепях
3.Резонансные явления в 8 3 4 6 4
электрических цепях
4.Анализ цепей при негар- 15 3 8 6 4
моническом воздействии
5.Длинные линии 14 - 4 9 4
6.Четырехполюсники 13 - - - 4
7.Основные принципы
создания активных 24 - 16 12 10
линейных устройств
8.Методы генерирования и
преобразования частотного 22 - 16 - 20
спектра колебаний
9.Электромагнитные поля 17 4 8 6 10
и волны
10.Элементы статистической
радиофизики 14 3 4 6 10
11.Радиофизические методы
изучения свойств вещества
и новые принципы создания 20 10 - - 10
приборов функциональной
электроники.
-------------------------------------------------------------
ИТОГО 168 26 64 51 84
в том числе с элементами НИР 60
Литература к разделам 1- 6
Основная
1.Атабеков Г.И. Основы теории цепей.-М:Энергия,1978.
2.Нейман Л.Р., Демирчян К.С., Теоретические основы
электротехники. Ч.2.-Л:Энергоиздат, 1981.
3.Бирюков В.Н., Попов В.П., Семенов В.И., Сборник задач
по теории цепей.-М:Высшая школа, 1985.
Дополнительная
1.Мартынов Б.А. Элементы электрических цепей: чебное пособие.-Л.:ЛПИ, 1974, 50с.
2.Мартынов Б.А. Основные методы расчета линейных электрических цепей: Метод.указания. -Л: ЛПИ,1972, 36 с.
3.Розов В.А., Ларионов А.М., Четырехполюсные цепи: Учебное пособие. -Л.:ЛПИ, 1976.
4.Конторович М.И. Операционное исчисление и процессы в электрических цепях. -М.:Сов.радио, 1975, 319 с.
5.Шебес М.Р. Теория линейных электрических цепей в упражнениях и задачах. -М.: Высшая школа, 1989.
6.Лосев А.К. Теория линейных электрических цепей. -М.:Высшая школа, 1988.
К разделам 7-14
Основная
1.Баскаков С.И. Радиотехнические цепи и сигналы. -М:Высшая школа, 1983 536 с.
2.Манаев Е.И. Основы радиоэлектроники. -М.: Радио и связь, 1985, 504 с.
3.Электромагнитные колебания и волны: Учебное пособие/под ред.Зайцева Э.Ф. -Л.:ЛПИ, 1987, 76 с.
4.Зайцев Э.Ф. Флуктуационные колебания в радиофизике: Учебное пособие. -Л.:ЛГТУ, 1990, 77 с.
5. Зайцев Э.Ф., Усов В.С. Некоторые перспективные направления современной радиофизики и функциональной электроники: Учебное пособие - Л., ЛПИ, 1987, 60 С.
6. Зайцев Э.Ф., Усов В.С. Физические основы функциональной электроники и радиоспектроскопии: Учебное пособие. - Л., ЛПИ,1988, 68 с.
Дополнительная
1.Каяцкас А.А. Основы радиоэлектроники. -М.: Высшая школа, 1988, 464 с.
2.Усов В.С., Мартынов Б.А., Новиков Ю.Н. Базовые элементы и устройства физического эксперимента (транзисторные усилители, ключи, импульсные устройства):Учебное пособие. СПб.:СПбГТУ, 1991, 75 с.
3.Зайцев Э.Ф., Тепловой шум в электрических цепях:учебное пособие -Л.:ЛПИ, 1979, 47 с.
4.Сборник задач по курсу "Электродинамика и распространение радиоволн/под ред. Баскакова С.И. -М.: Высшая школа, 1981, 208 с.
5.Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы:в 2-х частях/пер. с англ.-М.:Мир, 1988, 366 с.
Программу составили проф. Черепанов А.С.
INTRODUCTION TO RADIOPHYSICS
(FUNDAMENTALS OF RADIOELECTRONICS)
ОСНОВЫ РАДИОФИЗИКИ
Principles of signals amplification, typical circuitry, main features, feedback, stability.LC-oscillators and other types of oscillators.
Modulators and demodulators, signals frequency conversion, analog to digital and reverse transformations.
Waves propagation in waveguides, waveguide joints and devices, electromagnetic waves radiation and reception.
Noise in radio systems, its origins, methods of analysis, calculation of signal/noise ratio, signal optimal filtration.
1.3.03 Дисциплина Б3.В.03.02 «Физика и техника электромагнитных процессов»
Общая трудоёмкость изучения дисциплины составляет 13 зач. ед. (360 часов)
1. Цели и задачи изучения дисциплины
Теория колебаний оформилась в самостоятельную научную дисциплину в ЗО-е годы XX века. Характерная отличительная черта всех ее разделов (и в т.ч. теории электромагнитных колебаний) - единый подход к описанию всевозможных видов колебаний в физических системах, основанный на общности математического аппарата, применяемого при теоретическом исследовании колебательных процессов различной природы.
Решение разнообразных конкретных задач, с которыми приходится иметь дело специалистам в области радиотехники, радиофизики и электроники, в большой мере опирается на использование понятий и методов теории колебаний, освоение которых важно также и с точки зрения успешного формирования научного мировоззрения упомянутых специалистов.
В курсе "Теория колебаний" рассматриваются особенности физических процессов в линейных и нелинейных колебательных системах и методы их исследования. Изложение базируется на материалах, изучавшихся ранее и проходимых параллельно в курсах радиофизики, математической и теоретической физики. Курс относится к числу общепрофессиональных дисциплин, имеет самостоятельное значение и служит основой для изучения специальных дисциплин. Особенностями являются сложный математический аппарат, который необходимо применять при изложении ряда вопросов, а также многочисленность рассматриваемых физических процессов и их толкований, которые приходится усваивать студентам при прохождении курса. Большая часть курса должна излагаться с достаточной математической строгостью.
Основные цели изучения курса.
1. Умение дать грамотное определение основным понятиям теории колебаний, используемым в технических науках и физике.
2. Знание структуры различных колебательных систем и четкие представления об их отличительных особенностях и назначении отдельных частей (элементов).
3. Ясное понимание сути колебательных явлений, знание условий, при которых они наблюдаются, умение выделять во всевозможных явлениях (в т.ч. явлениях разной природы) общие и специфические черты.
4. Свободное владение основными методами, аналитическими, вычислительными и измерительными процедурами, применяемыми при теоретическом и экспериментальном исследовании колебательных систем.
5. Понимание значения фундаментального характера основных положений теории колебаний для выработки правильного методологического подхода к решению научных и технических проблем радиоэлектроники.